Hadron Collider: Start. O Large Hadron Collider por que? Onde está?

Historia do acelerador, o que sabemos hoxe como o Large Hadron Collider comeza máis desde 2007. Inicialmente comezou coa cronoloxía do acelerador do ciclotron. O dispositivo era un pequeno dispositivo que encaixa facilmente sobre a mesa. Entón a historia de aceleradores desenvolveu de forma constante. Parecía síncrotron e síncrotron.

Na historia do quizais o máis divertido foi o período de 1956 a 1957 anos. Na época, a ciencia soviética, especialmente a física, non ir cara atrás irmáns estranxeiros. Usando os anos acumulados de experiencia, o físico soviético chamado Vladimir Veksler feito un gran avance na ciencia. Son o síncrotron máis poderoso na época foi creado. A súa capacidade de traballo era de 10 GeV (10 millóns de electrón volts). Tras este descubrimento xa creou exemplos graves de aceleradores: Gran Colisionador de electróns e Pósitrons, un acelerador de Suíza, Alemaña, Estados Unidos. Todos eles teñen un obxectivo común - o estudo das partículas fundamentais de quarks.

O Large Hadron Collider foi creado, en primeiro lugar, grazas aos esforzos do físico italiano. E o seu nome era Carlo Rubbia, Nobel. Durante a súa actividade Rubbia traballou como director da Organización Europea para a Investigación Nuclear. Decidiuse crear e executar o LHC é o centro de investigación no lugar.

Onde Hadron Collider?

Collider colocado na fronteira entre Suiza e Francia. Lonxitude da súa circunferencia é de 27 quilómetros, e por iso se chama de gran porte. anel acelerador redor de 50 a 175 metros. O imán 1232 está definido Colisionador. Son supercondutores, o que significa que pode desenvolver un campo máxima para a aceleración, xa que os custos de enerxía de tales imáns son practicamente ausentes. O peso total de cada imán é de 3,5 toneladas cunha lonxitude de 14,3 metros.

Como calquera obxecto físico, o Large Hadron Collider xera calor. Polo tanto, é necesario constantemente legal. Para este fin, a temperatura é mantida a 1,7 K, utilizando 12 millóns de litros de nitróxeno líquido. Ademais, o helio líquido (700.000 litros) é usado para a refrixeración, eo máis importante - a presión é utilizada, o que é dez veces máis baixas que a presión atmosférica normal.

Temperatura 1,7 K centígrados é -271 graos. Tal temperatura é case preto do cero absoluto. O cero absoluto é chamado o límite máis baixo posible, o que pode ter un corpo físico.

A parte interna do túnel non é menos interesante. Existen cable supercondutor Niobio-titanio con posibilidades. A súa lonxitude é de 7600 quilómetros. O peso total é de 1.200 toneladas cables. O interior do cabo - un plexo de fíos 6300 cunha distancia total de 1,5 millóns de quilómetros. Este lonxitude é igual a 10 unidades astronómicas. Por exemplo, a distancia da Terra ao Sol é de 10 destas unidades.

Se falamos da súa localización xeográfica, pódese dicir que os aneis Colisionador situarse entre as cidades de Saint-Genis e Forno Voltaire situado no lado francés, así como Marin e Vessurat - co lado suízo. Pequeno anel, coñecido como PS, esténdese ao longo do borde do diámetro.

A raison d'être

Co fin de responder á pregunta "Cal é o LHC", ten que virar para os científicos. Moitos científicos din que é a gran invención para todo o período de existencia da ciencia, e que a ciencia sen el, que é coñecido por nós, hoxe, simplemente non ten sentido. A existencia eo lanzamento do Large Hadron Collider é interesante en que a colisión de partículas no LHC é unha explosión. Todas as partículas finas estender en diferentes direccións. Para formar novas partículas, o que pode explicar a existencia eo significado de moitos.

O primeiro que os científicos intentaron atopar estas partículas caeu - Teóricamente previsto polo físico Peter Higgs partícula elemental chamado "bosón de Higgs". Esta partícula impresionante é unha portadora de información, son considerados. Con todo, ela é chamada de "partícula de Deus". Abrindo-se movería os científicos a entender o universo. Nótese que, en 2012, en 4 de xullo, Hadron Collider (volvelo parcialmente sucedido) para axudar a atopar unha partícula similar. Ata a data, os científicos están tentando estudalo la en detalle.

Canto tempo vai ...

Por suposto, xorde inmediatamente a pregunta, por que os científicos tanto tempo para estudar esas partículas. Se ten un dispositivo, pode executa-lo, e cada vez a tirar máis e máis datos. O feito de que o traballo do LHC - é un pracer caro. Un lanzamento custa unha gran suma. Por exemplo, o consumo anual de enerxía é igual a 800 millóns. KW / h. Esta cantidade de enerxía consumida a cidade cunha poboación de preto de 100 mil. O home, nos patróns medios. Iso non inclúe os custos de mantemento. Outra razón - é que a explosión LHC que ocorre cando poñendo os protóns ligados a producir un gran volume de datos: a información lexible por ordenador para que o procesamento levar moito tempo. Mesmo a pesar do feito de que o poder dos ordenadores que reciben a información, aínda grande para os estándares de hoxe.

Outra razón - non é menos famoso materia escura. Os científicos que traballan con Colisionador neste sentido, a certeza de que a variedade visible do universo é de só o 4%. Suponse que o resto - é a materia escura ea enerxía escura. Experimentalmente intentando probar que esta teoría é correcta.

Hadron Collider: a favor ou en contra

Presentou a teoría da materia escura posta en dúbida a seguridade da existencia do LHC. Xurdiu a cuestión: "Hadron Collider: a favor ou en contra?" Estaba preocupado moitos científicos. Todas as grandes mentes do mundo son divididos en dúas categorías. "Os opositores" presentaron unha teoría interesante que, se existe tal materia, debería ser a súa partícula contrario. E a colisión de partículas no acelerador parece parte máis escura. Había un risco de que a parte escura ea parte que vemos cara. A continuación, el podería levar á morte do universo. Con todo, despois do primeiro LHC inicio esta teoría foi parcialmente roto.

Abaixo en importancia vén unha explosión do universo, ou mellor - o nacemento. Crese que a colisión pode ser observado como o universo se comportou nos primeiros segundos de existencia. O xeito que ela mirou tras a orixe do Big Bang. Crese que o proceso de colisión de partículas é moi semellante ao que era a principios do nacemento do universo.

Polo menos outra idea fabulosa que científicos verificada - modelos exóticos. Parece incrible, pero hai unha teoría que suxire que hai outras dimensións e universos como nos seres humanos. E por incrible que pareza, o acelerador e son capaces de axudar.

Simplificando, o propósito da existencia do acelerador é entender o que o universo é, como foi creado, para probar ou refutar calquera teoría existente de partículas e fenómenos relacionados. Por suposto, que levaría anos, pero con cada inicio, novos descubrimentos que viraron o mundo da ciencia.

Feitos sobre o acelerador

Todo o mundo sabe que o acelerador acelera partículas ata o 99% da velocidade da luz, pero moitas persoas non saben que a porcentaxe é igual a 99,9999991% da velocidade da luz. Esta figura incrible sentido debido ao deseño perfecto e imáns poderosos acelerar. Debemos tamén observar algúns dos feitos menos coñecidos.

Os números producidos na colisión de partículas durante a aceleración

O número de protóns nun grupo	a 100 Bln. (1011)
número de acios	para 2.808
O número de paso de protóns vigas na zona de detector	ata 31 millóns. segundas zonas 4
O número de colisións entre partículas na intersección	20
Volume por datos de colisión	preto de 1,5 MB
As cantidades de partículas de Higgs	1 bit cada 2,5 segundos (a intensidade total do feixe e, segundo certas hipóteses sobre as propiedades das partículas de Higgs)

Aproximadamente 100 millóns. Fluxos de datos que veñen de cada un dos dous detectores principais poden, en cuestión de segundos para completar máis de 100.000 CDs. En só un mes o número de discos chegaron a unha altura tal que cando se botou na pila, sería suficiente para a lúa. Así, se decidiu non recoller todos os datos que veñen dos detectores, pero só os que están autorizados a utilizar o sistema de recollida de datos, que en realidade funciona como un filtro para os datos. Decidiu-se gravar só 100 eventos que ocorreron no momento da explosión. Gravados estes eventos será para arquivar o centro do sistema LHC, que está situado no Laboratorio Europeo de Física de Partículas, que é tamén o lugar da posición do acelerador datos. Serán gravados os eventos que se rexistraron, e os que representan a comunidade científica o maior interese.

post-tratamento

Despois da gravación dun centenar de kilobytes de datos a seren procesados. Para este fin, máis de dous millóns de ordenadores situado no CERN. O obxectivo destes ordenadores é o procesamento de datos en bruto ea formación da súa base, que será útil para a análise posterior. Ademais fluxo de datos xerado será dirixida para unha rede de ordenadores GRID. Esta rede en liña conecta milleiros de computadores que están situados en diferentes institucións de todo o mundo, liga-se máis de cen grandes centros, que están localizados en tres continentes. Todos estes puntos son conectados co CERN usando fibras ópticas - para o tipo de datos máxima.

Falando en feitos, cómpre mencionar tamén sobre a estrutura dos indicadores físicos. acelerador túnel é un desvío do 1,4% en relación ao plano horizontal. Isto foi feito en primeiro lugar para poñer a maior parte do túnel do acelerador na roca monolítica. Así, a profundidade de colocación sobre os lados opostos son diferentes. Se asumimos do lago, que está situado preto de Xenebra, a profundidade é de 50 metros. A parte oposta ten unha profundidade de 175 metros.

O interesante é que as fases lunares afectan o acelerador. Pode parecer un obxecto distante pode actuar á distancia. Pero nótase que durante a lúa chea, cando hai unha onda de terra na zona de Xenebra, aumentando en ata 25 centímetros. Isto afecta a lonxitude do Colisionador. Lonxitude dese modo incrementado dun milímetro, ea enerxía do feixe modifícase de 0,02%. Dende a enerxía do control do feixe debe realizarse ata 0,002%, os investigadores deben ter en conta este fenómeno.

Tamén interesante é que o túnel Colisionador ten a forma dun octógono, en vez de un círculo, como moitos están. Ángulos formado por seccións curtas. Están dispostos detectores fixos eo sistema que xestiona o feixe de partículas aceleradas.

estrutura

Hadron Collider, o lanzamento do que está asociado con moitos dos detalles e da emoción de científicos - un dispositivo sorprendente. Todos acelerador consiste en dous aneis. Pequeno anel chamado de protóns síncrotron ou, para usar as abreviaturas - PS. anel grande - Super Proton Synchrotron ou SPS. Xuntos, os dous aneis de permitir que a porción de dispersión a 99,9% da velocidade da luz. Así Collider aumenta ea enerxía de protóns, aumentando a súa enerxía total de 16 veces. Tamén permite que as partículas chocan unhas coas outras de aproximadamente 30 Mill. Tempo / s. durante 10 horas. 4 grandes detectores obtense como máximo 100 terabytes de datos dixitais por segundo. Recibindo datos debido a factores individuais. Por exemplo, poden detectar partículas elementais, que teñen unha carga eléctrica negativa, e ten unha media volta. Xa que estas partículas son inestables, logo dirixir a súa detección imposible é posible detectar só a súa enerxía a ser emitidos a un certo ángulo en relación ao eixe do feixe. Este paso é chamado de primeiro nivel gatillo. Este paso é seguido por máis de 100 tarxetas de datos especiais, que están integrados na implantación lóxica. Esta parte caracterízase polo feito de que, durante a recepción de datos é unha selección de bloques de datos de máis de 100 tysyach nun segundo. Logo, estes datos son usados para a análise, que se realiza a través dun mecanismo de nivel máis alto.

Next Level Systems, por outra banda, recibir información de todo o fluxo de detector. Detector software opera na rede. Alí vai utilizar un gran número de ordenadores para procesar bloques de datos posteriores, o tempo medio entre os bloques de - 10 microssegundos. Programas terá de crear unha marca de partículas, correspondente ó punto orixinal. O resultado é un conxunto de datos formado formado por impulso, enerxía, e outro camiño que xurdiu durante un evento.

partes acelerador

Todos acelerador pode ser dividido en 5 partes principais:

1) o Colisionador acelerador de electrón-positrón. A parte é de preto de 7 imáns tysyach con propiedades supercondutoras. Con eles se realiza a través da dirección anular do túnel feixe. E tamén se concentrar nun feixe nun fluxo cuxa anchura diminúe a anchura dun único fío de cabelo.

2) solenoides Muon compacto. Este detector está deseñado para uso xeral. En tal detector están á procura de novos fenómenos e, por exemplo, buscar a partícula de Higgs.

3) LHCb detector. A importancia deste dispositivo é a procura de quarks e as partículas opostas los - antiquarks.

4) O ATLAS instalación toroidal. Este detector está deseñado para fixación dos múons.

5) Alicia. Este detector de captura de chocar ións de chumbo, e colisións protón-protón.

Dificultades de partida o LHC

A pesar do feito de que a presenza de alta tecnoloxía elimina a posibilidade de erros na práctica, todo é diferente. Durante un atraso, así como o tempo de falla da montaxe do acelerador. Teño que dicir que esta situación inesperada non era. O dispositivo contén moitos matices e esixe tanta precisión que os científicos esperan resultados similares. Por exemplo, un dos problemas que afrontaron os científicos durante o lanzamento - a negativa do imán, que se concentrou feixes de protóns inmediatamente antes da colisión. Este grave accidente foi causado pola destrución do monte debido á perda de Magneto supercondutor.

Este problema xurdiu en 2007. Por causa diso, o lanzamento do Colisionador adiada varias veces, e en xuño o lanzamento tivo lugar, case un Collider ano comezou aínda.

O último lanzamento do Colisionador foi exitosa, reúne moitos terabytes de datos.

Hadron Collider, cuxo lanzamento tivo lugar o 05 de abril de 2015, opera con éxito. Durante as vigas mes vai perseguir ao redor do anel, aumentando gradualmente o poder. Os obxectivos para o estudo, como tal, non. feixes de enerxía de colisión será aumentada. O valor de ascensor desde 7 a 13 TeV TeV. Este aumento permitirá ver novas oportunidades na colisión de partículas.

En 2013 e 2014. eran inspeccións técnicas graves de túneles, aceleradores, detectores e outros equipos. O resultado foi o 18 imáns bipolares son supercondutores función. Nótese que o número total deles é 1232 pezas. Con todo, os imáns restantes non pasaron desapercibidos. En caso contrario, substituír o sistema de protección contra a arrefriar, coloque mellorado. Tamén mellorou o sistema de refrixeración de imanes. Isto permítelles permanecer en baixas temperaturas, con potencia máxima.

Se todo vai ben, o próximo lanzamento do acelerador terá lugar só despois de tres anos. A través deste período están programadas traballo planificado para mellorar, o exame técnico do Colisionador.

Nótese que a reparación custa un centavo, sen considerar o custo. Hadron Collider, a partir de 2010 ten un valor igual a 7,5 millóns. Euro. Esta figura amosa o proxecto enteiro en primeiro lugar na lista dos proxectos máis caros da historia da ciencia.

Novas recentes

Hadron Collider, o lanzamento do que ocorreu despois do descanso, foi un éxito. datos interesantes foron recollidas. Por exemplo, se presentou evidencias de que a idea moderna das partículas correctas. Isto é posible grazas ao bo funcionamento dos detectores CMS e LHCb. Estes BS detectores de Cari pego por dous méson, que é directo evidencias fidelidade teorías modernas.

Paga a pena facer a pregunta, como é a proba desta teoría. Un xeito - esta é a captura de novas partículas. É dicir, se unha colisión haberá novas partículas elementais, o que significa que a teoría moderna debe ser revisado.

Científicos chamaron a atención sobre a partícula porque pode amosar, ou polo menos abrir a porta cara á supersimetría. Este é un bo punto de partida para un estudo máis profundo e traballar no Centro de Investigación Científica en Xenebra.

Cal é o próximo?

Despois vai pasar a continuación modernización do Colisionador será encargado dun estudo máis profundo de partículas. En particular, será necesario coñecer máis sobre o bosón de Higgs. A pesar do feito de que, para este descubrimento foi galardoado co Premio Nobel, non todas as súas propiedades totalmente comprendido e comprobada. Polo tanto, os científicos teñen un traballo longo e difícil no estudo deste partículas sorprendentes.

Ademais, ten que seguir traballando para probar ou refutar a teoría da supersimetría. Aínda que parece un pouco fantástico, pero ten dereito a existir. Non pense que toda a atención é dada só para a primeira cuestión de importancia para cada proxecto ten a súa propia equipo de científicos que traballan neste campo.

Por suposto, iso non é todas as tarefas que teñen que ser abordadas para os científicos. Con cada novo terabyte de información recibida unha lista de preguntas continuamente suplementadas, e as súas respostas poden ser consultados a través dos anos.